El plástico es un material omnipresente en nuestra vida cotidiana, producido y procesado a nivel industrial. La materia prima pasa por un proceso de extracción y posterior polimerización y policondensación para producir polímeros, comúnmente conocidos como plásticos. Debido a su bajo costo de producción, los objetos de plástico forman parte de nuestra vida diaria desde que nacemos, como pañales, biberones, juguetes y coches.
Anteriormente, estos objetos solían ser diseñados y fabricados con madera o fibras naturales, antes de la masificación del plástico. Además, una característica del plástico es su lenta degradación. Hasta ahora, ningún plástico creado ha logrado descomponerse por completo. Esto ha provocado una serie de problemas identificables, como la sobrecarga de vertederos, la contaminación de suelos y mares, y la ingestión de plástico por parte de animales marinos y aves.
También se ha encontrado la presencia de microplásticos en humanos y otros organismos, que eventualmente ingresan a la cadena alimentaria. Este problema en particular no ha sido completamente cuantificado, ya que aún estamos comprendiendo las consecuencias que puede tener en nuestro organismo. Existe una creciente preocupación por el estado de nuestro mundo y cómo cuidarlo y mejorarlo.
En respuesta a esto, han surgido diversos proyectos e iniciativas en diferentes partes del mundo y disciplinas, con el objetivo de evitar o retrasar este escenario. En el campo del diseño, nos planteamos interrogantes sobre el impacto o la huella que deja aquello que diseñamos. En la actualidad, se están buscando alternativas materiales a aquellas que hemos utilizado tradicionalmente a lo largo de la historia, con el objetivo de reducir su impacto en el planeta.
Según el informe de la ONU "Turning off the tap"[2], se espera un cambio de sistemas que, entre sus medidas, refuerce la producción de bioplásticos, la reutilización y el reciclaje. El desarrollo de la industria del reciclaje es necesario para el mejor manejo de los residuos y para avanzar hacia una economía circular.
Iniciativas y Proyectos de Reciclaje
En este contexto, surge el proyecto de Dave Hakkens, un diseñador industrial holandés que creó Precious Plastics. Este proyecto se inició en 2013 como una fuente de información de código abierto que proporciona de forma gratuita los planos de tres máquinas diseñadas para el reciclaje de plástico a una escala semi-industrial. El objetivo de este proyecto es democratizar el proceso de reciclaje de termoplásticos, fomentando su difusión a nivel mundial, mejorando la gestión y el reciclaje de residuos plásticos, y promoviendo oportunidades laborales y la economía circular. Diez años después de la difusión inicial del proyecto, se han desarrollado tres nuevas versiones de las máquinas y han surgido múltiples iniciativas y adaptaciones en diferentes países.
También un área muy interesante a explorar es la elaboración de planchas de plástico reciclado. Precious Plastics tiene una maquinaria para esto, llamada sheet press. En Chile quienes tienen una empresa de elaboración y venta de plancha de plásticos son la compañía FLUX, y también diseñan y elaboran muebles en la empresa Fénix.
Enfoque en el Diseño y Materiales
Uno de los enfoques teóricos estudiados en la presente investigación es el Material Driven Design (MDD). Este enfoque ha sido desarrollado por las académicas Elvin Karana y Valentina Rognoli, junto con el académico Owain Pedgley. Proponen un modelo alternativo para entender y comprender los materiales con los que trabajamos, a partir de la experiencia sensorial, perceptiva y del significado que atribuimos a los materiales. En lugar de partir del dibujo en papel, se propone un enfoque directo de "maqueteo" con el material. Esta forma de ver el diseño es la guía de nuestra investigación, tratando de establecer una relación guiada por el material en lugar de una estructura predefinida.
Aquellos que comúnmente conocemos por plásticos en realidad, son polímeros que se caracterizan por su plasticidad. Se dividen en dos categorías principales: Termoplásticos y Termoestables. Nos enfocaremos en polímeros termoplásticos, debido a que pueden ser moldeados una y otra vez al ser sometidos a temperaturas altas y por ende son reciclables.
El PVC fue uno de los primeros plásticos utilizados para fabricar botellas para aceite y agua mineral y luego fue reemplazado por el PET solo por una razón de producción y costos. El film que se utiliza para envolver carne, fruta y verduras en los supermercados es PVC flexible. El PVC es además utilizado en un sin número de aplicaciones, tanto en su forma rígida como flexible.
Quienes se encargan del manejo de el RIC son la Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales (ASTM) que explicitan que "Los códigos de identificación de resina no son "códigos de reciclaje". Sin embargo, el código de identificación de resina es una ayuda para el reciclaje. El uso de un código de identificación de resina en un artículo de plástico fabricado no implica que el artículo se recicle o que existan sistemas para procesar de manera efectiva el artículo para su recuperación o reutilización.
El HDPE se mantiene en los vertederos y en el medio ambiente debido a su lenta degradación y alta resistencia. Por esta razón, deberíamos utilizarlo en aplicaciones que aprovechen estas características. Además, el HDPE se derrite a una temperatura relativamente baja, lo que nos permite trabajar y moldear el material según la forma deseada. El HDPE nos ofrece un amplio abanico de posibilidades estéticas, con una variedad de colores y acabados sin necesidad de utilizar tintas o químicos adicionales.
Procesos de Fabricación con Plásticos
Existen varios procesos de fabricación utilizados para trabajar con plásticos, entre ellos:
- Rotomoldeo: Es un proceso de fabricación utilizado para producir piezas de plástico huecas. Se basa en el calentamiento de un molde que contiene resina de plástico en polvo.
- Moldeo por inyección: Es uno de los métodos más utilizados para fabricar piezas de plástico en gran volumen. Consiste en inyectar plástico fundido a alta presión dentro de un molde con la forma deseada.
- Moldeo por compresión: En este proceso, se coloca una cantidad predefinida de material termoplástico o termoestable en un molde que consta de dos placas. Luego, las placas se cierran y el material se somete a calor y presión para que se moldee y solidifique en la forma deseada.
- Moldeo por soplado de aire: Se utiliza principalmente para crear objetos huecos, como botellas y recipientes de plástico. El proceso comienza con la formación de un tubo hueco de plástico llamado parison.
- Extrusión: Es un proceso en el que un material se fuerza a través de un troquel con una forma específica para crear un producto continuo de sección transversal constante.
- Termoformado: Este proceso se utiliza para crear productos mediante el calentamiento de una lámina de plástico hasta que se vuelve maleable y se puede moldear.
Experimentación con HDPE y LDPE
Una de las primeras aproximaciones a la experimentación material con HDPE y LDPE fue con bolsas de plástico de supermercado. Estas se limpiaron y luego se les cortaron las asas. En algunos casos se amarraron o trenzaron y luego se sometieron a calor en el horno, pero nunca alcanzaron un estado viscoso o líquido que significase que se hubieran derretido. Por otro lado se fueron fusionando con el calor de una plancha de ropa. Generando así láminas más gruesas.
Para trabajar con HDPE se utilizó material previamente triturado, el cual se sometió a calor en un horno eléctrico convencional. Aproximadamente estuvo 10 minutos a 180°C. Se puede identificar como el plástico se ablanda y se vuelve maleable, en sí nunca llega a ser un líquido. Luego posteriormente se aplasta y compacta. En resultado queda un bloque rígido negro de 4-5 mm de espesor. También se tomó una muestra HDPE triturado blanco. Con este se realizó una segunda instancia de experimentación. Para esto se repitió el proceso esparciendo una capa de material y una vez derretido por 10 min se aplastó y se esparció más material en lugares donde habían vacíos, pues cuando el plástico se calienta, también se comprime dejando espacios si es que la capa de material esparcido es muy ligera. Entonces se repitió el proceso se derretir, comprimir y rellenar con más material, ya que, se buscaba un acabado detallado y homogéneo.
Se ha trabajado con distintos tipos de moldes y se planea continuar con el ejercicio de creación de moldes para distintos acabados y lógicas de manufactura. Primero se cuenta con moldes de metal para cocina/repostería. Distintos platillos o cuencos de aluminio. También como alternativa de bajo costo y moldes personalizables, se utiliza madera (terciado de pino). Con madera generamos moldes para poder generar y prensar planchas de plástico en distintos grosores. Para evitar que se adhiera el plástico caliente a la madera usamos una capa de papel mantequilla, pero se planea usar láminas de teflón en futuros intentos, ya que el plástico toma la textura de aquel material que le reciba. Por esto muchas de las pruebas terminan con un la textura de las arrugas de papel mantequilla, el cual ante el calor tiende a comprimirse levemente y genera arrugas.
Se pretende diseñar moldes de aluminio con láminas intercambiables. En estos debería existir una tapa, con una boquilla que se pueda enroscar en la punta de la inyectora. Luego una lámina que se pueda intercambiar con los diversos diseños de objetos que se quieran fabricar. Y finalmente una base.
Considero que existe un potencial no solo en el acabado estético de la placa, sino también en su canto. Podemos obtener resultados diferentes al laminar distintas virutas de HDPE. En el proceso de creación de esta placa, se laminaron tres placas previamente fabricadas: dos placas negras con virutas amarillas en los bordes y una placa blanca en el centro. Algo inesperado en el producto resultante fue que la capa central blanca se deformara en un patrón zigzagueante. Pensaba que al laminar y luego calentar y prensar las tres capas rígidas, se formaría un canto lineal y ordenado. Considero que podría continuar esta vista de experimentación quizás solo laminando en una zona del objeto.
La característica principal de los termoplásticos es que, cuando se exponen a temperaturas que superan su punto de fusión, se vuelven líquidos y luego se solidifican, lo que permite que este proceso se repita múltiples veces. Es por esto que pueden ser moldeados y doblados en varias formas cuando se encuentran en la temperatura adecuada. En el caso del HDPE, he identificado que los pliegues se pueden realizar entre 120º y 130º C. También es importante considerar la elasticidad y flexibilidad del material.
Equipos y Componentes Adicionales en Procesos de Extrusión
En los procesos de extrusión, se utilizan diversos equipos y componentes para optimizar la calidad y el rendimiento, tales como:
- Bombas de Engranaje BKG: Utilizadas para optimizar procesos de extrusión, generando mayor calidad y rendimiento.
- Cabezales Planos de EDI: Permiten la fabricación de películas y láminas en diversos espesores, para una amplia gama de aplicaciones y resinas plásticas.
- Cambia Malla de Xaloy: Permiten trabajar en los diversos procesos de extrusión con materiales contaminados, logrando un filtrado de impurezas de alta eficiencia.
- Secadores Moretto: Permiten la eliminación de la humedad superficial de los distintos tipos de resinas plásticas.
- Inyectoras Toshiba: Máquinas 100% eléctricas, de alta precisión y ahorro energético, diseñadas para la fabricación de diferentes productos en diversas resinas plásticas.
- Inyectoras sopladoras JINGYE: Máquinas diseñadas con alta tecnología, de moldeo por inyección y soplado, para la fabricación de envases, en diversas resinas plásticas.
Líneas de Extrusión y Equipos Relacionados
Existen diversas líneas de extrusión y equipos relacionados diseñados para aplicaciones específicas:
- Líneas de Extrusión de Blow Film Ibáñez: Para la fabricación de film de alta calidad (monocapas y multicapas) en LDPE como HDPE.
- Líneas de Extrusión Guangdong Designer: Para la fabricación de láminas (monocapa y multicapa) en diferentes materiales plásticos, tales como PET, PLA, PP, PE, PS, EVA.
- Líneas de Extrusión Tai-Shin: Diseñadas especialmente para la fabricación de mangueras simples y reforzadas, en diferentes materiales (PP, PE y PVC).
- Líneas de Extrusión Beier: Para la fabricación de diversos diseños de perfiles y medidas, en diferentes tipos de materiales plásticos (PVC, PP y PE), tanto en tuberías lisas como corrugadas.
- Extrusoras-Sopladoras Bestar: Para la fabricación de diversos modelos de envases plásticos en diferentes materiales plásticos.
- Molinos y Trituradores Beier: Diseñados para la molienda de materiales plásticos para su posterior reciclaje.
- Molinos para Recuperación de Mangueras Tai-Shin: Para la molienda de mangueras plásticas monofilamentos y trenzadas (con refuerzo de hilo).
- Pelletizadoras Beier: Diseñados para la preparación de compuestos, master-batch y reciclaje de materiales plásticos, con el objeto de obtener material en pellets.
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